介孔高温煤气脱硫剂的研制与性能研究博士论文

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1、介孔高温煤气脱硫剂的研制与性能研究Preparationandperformanceofmesoporoussorbentsforhotcoalgasdesulfurization(申请博士学位)一级学科：化学学科专业：化学研究生：张凤梅指导教师：刘炳泗教授天津大学理学院二零一二年十二月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表

2、示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日中文摘要近年来，人们对金属氧化物作为高温煤气脱硫剂进行了深入的研究。为了解决金属氧化物的烧结、利用率低和粉化等技术难题，我们制备了高比表面积的介孔金属氧化物脱硫剂，并且研究了它们的高

3、温煤气脱硫性能和稳定再生性能。采用湿法浸渍方法制备了不同Cu/Mn原子比例的CuxMny/SBA-15脱硫剂，oo并且在700-850C的温度区间内测试了它们的脱硫性能。800C条件下的Cu1Mn9/SBA-15的穿透(有效)硫容为13.8g单质硫/100g脱硫剂，其穿透硫容显o著高于40wt%LaFeO3/SBA-15和50wt%LaFe2Ox/MCM-41在500-550C条件下的穿透硫容（前者为4.8g-单质硫/100g-脱硫剂，后者为5.58g-单质硫/100g-脱硫剂）。这表明，湿法浸渍法制备的负载于SBA-15的Cu/Mn氧化物脱硫剂具有高热稳定性，其脱硫性能也大幅度

4、提高。一定比例的氧化铜的掺杂保证了氧化锰o具有较高的分散性，九次连续的800C脱硫-再生循环性能测试显示，Cu1Mn9/SBA-15具有稳定的可再生性能。反应-再生前后样品的BET、HRTEM和SAXRD表征结果证实，使用前后脱硫剂的介孔结构依然紧致有序。为了提高脱硫剂在多次脱硫-再生循环的稳定性能，具有三维孔道结构的KIT-6被用于脱硫剂载体。我们采用湿法浸渍方法制备了不同La/Mn原子比例的oLaxMny/KIT-6脱硫剂，并且在700-850C温度区间内测试了它们的脱硫性能。800oC条件下La3Mn97/KIT-6脱硫性能最好，其穿透硫容为11.56g单质硫/100g脱o

5、o硫剂。八次连续脱硫(800C)-再生(600C)循环测试结果表明，La3Mn97/KIT-6脱硫剂显示了良好的稳定再生性能，并且保持了80%的初始硫容。采用BET、XRD、HRTEM和H2-TPR等多种手段对使用前后的脱硫剂进行了表征。新鲜样品和使用后样品的XRD谱图和HRTEM图像结果显示，采用KIT-6作为载体有效地抑制了Mn2O3的聚集，从而大幅度提高了其稳定再生性能。我们应用软模板法制备介孔无负载纯金属氧化物脱硫剂的探索性工作,考察了脱硫剂的脱硫活性，并且采用了BET及XRD等技术对其脱硫剂进行表征。关键词：高温煤气脱硫氧化锰热稳定性SBA-15KIT-6ABSTRAC

6、TInrecentyears,metaloxidesasdesulfurizerforhotcoalgasdesulfurizationhavebeenindepthstudied.Tosolvethesetechnicalproblems,suchassintering，lowutlizationandpulverization,mesoporousmetaloxideswithlargesurfaceareawerepreparedandtheperformanceforhotcoalgasdesulfurizationwasinvestigated.Aseriesofmes

7、oporousCuxMny/SBA-15sorbentswithdifferentCu/Mnatomicratioswerepreparedbywetimpregnationmethodandtheirdesulfurizationoperformanceinhotcoalgaswasinvestigatedinthetemperaturerangeof700-850C.ThebreakthroughsulfurcapacityofCu1Mn9/SBA-15observedat8